JP2015211727A - 内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内視鏡装置は、複数の狭帯域光により構成された照明光を観察対象物に射出する光射出部48と、観察対象物からの反射散乱光を検出して撮像信号を出力する撮像素子58と、撮像信号を処理する画像処理回路62を備えている。画像処理回路62は、撮像素子58の各色感度領域について、その色感度領域に含まれる狭帯域光のピーク波長と、その色感度領域に対応する撮像素子58の光検出要素が検出する反射散乱光の強度とを関連付けて狭帯域光分光強度情報を導出し、これに基づいて波長欠落領域分光強度情報を推定する波長欠落領域分光強度情報推定部64と、狭帯域光分光強度情報と波長欠落領域分光強度情報に基づいて、波長欠落領域のない照明光を照射したときに得られる画像信号に近づけるように、波長欠落領域補正処理を行う波長欠落領域補正処理部66を有している。
【選択図】図1
Description
以下に、本発明に係る観察装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。
図1は、本実施形態における観察装置を概略的に示している。図1に示すように、本観察装置は、たとえば内視鏡装置であり、光源部を含む本体部12と、観察対象物90の内部空間92に挿入される先端部18を有する挿入部14と、観察対象物90の内部空間表面の画像を表示する表示部20とから構成されている。
半導体レーザは、半導体素子に電流を流すことでレーザ光を射出する固体光源であり、紫外光から赤外光まで、様々な波長のものが実用化されている。半導体レーザは、小型、省電力などの特長があり、近年、高輝度化、波長多様化に向け開発が盛んである。レーザ光は一般に、波長幅が非常に狭い線スペクトルの波長特性を有する光である。半導体レーザの場合、一般にスペクトル線の幅(スペクトル線幅)は1nm以下である。半導体レーザには、ウェハのへき開面から光を射出する端面発光タイプ(ストライプレーザ)やウェハの表面から光を射出する面発光タイプ(垂直共振器型面発光レーザ;VCSEL)などがある。さらに、半導体レーザの射出部に非線形結晶を組合せ、半導体レーザの発振波長を半分にするような2倍高調波タイプ(SHG半導体レーザ)などに代表される複合型半導体レーザなども実用化されている。
半導体レーザ22Aは、波長約450nmの青色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
半導体レーザ22Bは、波長約540nmの緑色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
半導体レーザ22Cは、波長約640nmの赤色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
駆動回路26A、26B、26Cは、それぞれの半導体レーザ22A、22B、22Cに適切な電流を印加する機能を有しており、光源制御回路30から制御信号線28を経由して出力される制御信号に基づいて、半導体レーザ22A、22B、22Cの点灯/消灯状態を切り替えたり、パルス発光させるなど、発光状態を制御したりする機能を有している。さらに、急激な電流増加や、規格外の電流量や電圧が印加されることにより半導体レーザ22A、22B、22Cが電気的に破壊されるのを防ぐ機能を有している。そのほか、一般の半導体レーザ駆動回路が有する様々な機能を有している。
光源制御回路30は、半導体レーザ22A、22B、22Cを関係付けて制御し、また、単独で制御する機能を有している。
本実施形態では、半導体レーザ22A、22B、22Cからのレーザ光を光コンバイナ34に導光するために、また、光コンバイナ34から光射出部48まで導光するために、光ファイバ32A、32B、32C、46が用いられている。さらに、光コンバイナ34として、後述するような光ファイバ型光コンバイナ34を用いている。
光コンバイナ34は、複数の入力端から入射した光をひとつの射出端に合波する機能を有する光学素子である。例えば、クロスプリズム、ダイクロイックミラー等を組み合わせた、空間光学系によるものや、複数の径の細い光ファイバのコア部を、一本の径の太い光ファイバのコア部に接続した光ファイバ型のものなど、複数のレーザからのレーザ光を一本の光ファイバに結合可能なものを利用することができる。図3に光ファイバ型の光コンバイナ34の例を示す。
光射出部48は、3つの半導体レーザ22A、22B、22Cから射出され光コンバイナ34により一本の光ファイバ46に入射された互いに波長の異なる3つの狭帯域光であるレーザ光を、照明用途に合わせて光学特性を調整し、照明光として射出する機能を有している。すなわち、光源部から射出された1次光であるレーザ光の光学特性を調整して照明光とし、これを射出する機能を有している。
撮像系は、挿入部14先端に設けられた撮像素子58であるイメージャと、本体部12の内部に設けられた画像処理回路62とにより構成されており、イメージャと撮像処理回路とは信号線60により接続されている(図1)。
画像処理回路62は、受信した撮像信号に適切な画像処理を施すことで画像情報に変換し、画像信号として表示部20に出力する機能を有している。
波長欠落領域補正処理部66は、波長欠落領域分光強度情報推定部64が推定した第一波長欠落領域分光強度情報から、波長欠落領域のない照明光を用いた場合に、撮像素子58の各色感度領域に対応する光検出要素が受光するであろう光量情報P,estimateを、色感度領域ごとに推定する。さらに波長欠落領域補正処理部66は、撮像素子58の色感度領域に対応する光検出要素が実際に受光した受光強度P,detectと推定した光量P,estimateとを比較し、補正値を算出する。波長欠落領域補正処理部66は、算出された補正値に基づき、受信した撮像信号を処理し、補正受光量情報PPである、画像信号として表示部20に伝送する。なお、波長欠落領域のない照明光を照明して観察した場合に近い画像信号である補正受光量情報PPとしては、推定した光量P,estimateをそのまま用いてもよいし、P,detectとP,estimateの比較から求められる係数とP,detectを対にして用いてもよい。前者の場合には、表示部20の処理負荷がほとんどないシンプルな構成が可能であり、後者の場合には、表示部20側で更なる微調整を行うことが可能である。さらに、後者の場合、後述するように撮像画面全体で補正を行う場合、ひとつの補正受光量情報PPとしてP,detectとP,estimateの比を送り、個々の画素についてはP,detectを伝送することで、伝送する情報をシンプルにすることが可能となる。
図8は、波長欠落領域分光強度情報推定部64が推定した第一波長欠落領域分光強度情報に基づいて、上述の補正値を算出する流れを示すイメージ図である。
次に、波長欠落領域分光強度情報を推定する画像領域である、狭帯域光強度導出領域について説明する。
上述した一連の波長欠落領域分光強度情報の推定は、撮像素子58の色感度領域1に対応する光検出要素と、色感度領域2に対応する光検出要素と、色感度領域3に対応する光検出要素とを含む最小ユニットであれば実施することが可能である。ここで、最小ユニットとは、撮像素子58の有する全ての色画素を含んでおり、そのユニットを敷き詰めることで撮像素子58の撮像画面全体を形成可能なユニットのことを言う。一般的なベイヤ配列を有する撮像素子58の場合、一つのB画素と一つのR画素と二つのG画素を組み合わせた2×2の4画素が最小ユニットとなる。すなわち、2×2の4画素を狭帯域光強度導出領域として用いることが可能である。
基本的に、受光強度Pは、推定する画像領域での平均値を取ることが望ましい。すなわち、ベイヤ配列を有する撮像素子58に対して、図9に示すように、最小ユニットである2×2の4画素について推定を行う場合、色感度領域1(B画素)と色感度領域3(R画素)については検出値がそのまま受光強度P1,detect、P3,detectとなる。一方、色感度領域2(G画像)については、2画素が存在するため、それぞれの平均を取ることでP2,detectを求めることができる。すなわち、二つのG画素が検出する受光強度をそれぞれP2a、P2bとしたとき、P2,detect=(P2a,detect+P2b,detect)/2として求めることができる。
一例として、所定領域内で、もっとも発生頻度の高い値を代表値として用いることも出来る。すなわち、横軸に各画素の受光強度を、縦軸を画素数としたヒストグラムにおいて、最も画素数の多い受光強度を代表値として用いることができる。この方法によると、撮像画面全体の所定領域において、最も多い画素言い換えると最も広い領域の受光強度を代表値として用いることができるため、最も広い領域の色再現性を向上することができる。
次に本実施形態の動作について説明する。
図1に示す通り、半導体レーザ22A、22B、22Cは駆動回路26A、26B、26Cを挟んでひとつの光源制御回路30に接続されている。光源制御回路30は図示しない外部からの入力や画像処理回路62の情報などに応じて駆動回路26A、26B、26Cに接続された制御信号線28を経由して、制御信号を駆動回路26A、26B、26Cに出力する。駆動回路26A、26B、26Cは、それぞれ光源制御回路30からの制御信号に応じた電力を半導体レーザ22A、22B、22Cに供給する。半導体レーザ22A、22B、22Cは得られた電力により光源制御回路30の求めに応じた光量、タイミングでそれぞれ固有の波長のレーザ光を発する。レーザ光は、半導体レーザ22A、22B、22Cに接続された光ファイバ32A、32B、32Cを経由して光コンバイナ34に入射する。光コンバイナ34に入射した異なる3つの波長のレーザ光はここで光学的に結合し、一本の光ファイバ46に入射する。一本の光ファイバ46に入射した3つの波長のレーザ光は光ファイバ46内を伝搬し、光ファイバ端に設けられた光射出部48に入射する。光射出部48は一例として図5に示すように構成されており、光射出部48に入射したレーザ光は、〈光射出部〉の項に記載したような動作を通じて拡散光である照明光となり、観察対象物90の内部空間92の表面に向けて照射される
照明光に求められる特性に応じて光源制御回路30は、各半導体レーザ22A、22B、22Cの発光の光量比やタイミングを設定することができる。例えば、赤、緑、青の順に光らせることも出来る。また、特定の組合せの光を特定のタイミングで発光させることもできる。
以上の通り、本実施形態のように構成することで、波長欠落領域のある照明光を用いた観察装置に対し、その色再現性を向上し、波長欠落領域のない照明光を用いた観察装置により得られる画像に近づけることが可能となる。特に、狭帯域光として、波長幅の特に狭いレーザ光を照明光に用いるような、撮像素子58が検出可能な領域のほとんどが波長欠落領域である観察装置であっても、波長欠落領域のない照明光を用いた画像に近い画像を、画像処理回路62に機能を追加することで実現することが可能となる。
次に第1実施形態の変形例について、図12を参照しながら説明する。
次に本発明の第2実施形態について図13から図15を参照しながら説明する。
第2実施形態の説明においては、第1実施形態と共通の部分についてはその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態における観察装置を図13に示す。
本実施形態では、前述した通り、4つの狭帯域光を射出する光源部を用いている。このため、本体部12は、4台の半導体レーザ22A、22B、22D、22Eと、それに組み合わせられる駆動回路26A、26B、26D、26Eと、半導体レーザ22A、22B、22D、22Eから射出されるレーザ光をそれぞれ導光する4本の光ファイバ32A、32B、32D、32Eを有している。光源制御回路30は、駆動回路26A、26B、26D、26Eと制御信号線28により電気的に接続されており、駆動回路26A、26B、26D、26Eを経由して半導体レーザ22A、22B、22D、22Eを自在に制御可能となっている。半導体レーザ22A、22B、22D、22Eは、それぞれ、光ファイバ32A、32B、32D、32Eによって光コンバイナ34に結合されている。光コンバイナ34は、4本の光ファイバ32A、32B、32D、32Eによって導光されるレーザ光を合波して、一本の光ファイバ46に出力する。
半導体レーザ22Aは、波長約450nmの狭帯域光1である青色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
半導体レーザ22Bは、波長約540nmの狭帯域光2である緑色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
半導体レーザ22Dは、波長約630nmの狭帯域光3−1である赤色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
半導体レーザ22Eは、波長約680nmの狭帯域光3−2であるの赤色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザである。
基本的な動作については、第1実施形態と同様であり、画像処理回路62の動作が若干異なっている。
光源制御回路30の指示に従って、半導体レーザ22A、22B、22D、22Eは、それぞれ、予め定められた波長、光量のレーザ光を射出する。各半導体レーザ22A、22B、22D、22Eから射出されたレーザ光である狭帯域光は、光コンバイナ34により合波され、一本の光ファイバ46によって導光され、光射出部48から観察対象物90の内部空間92の表面に向けて照明光として照射される。
上記のように構成することで、ひとつの色感度領域に複数の狭帯域光が含まれるような構成であっても、各狭帯域光を連続等同時に発光させた状態のままで狭帯域光分光強度情報を求めることが可能となり、第1実施形態で示した様々な波長欠落領域分光強度情報を推定することが可能となる。その結果、波長欠落領域のある照明光を用いた場合であっても、波長欠落領域のない照明光を用いた場合に得られる画像に近づけるような画像処理を行うことが可能となる。
次に第3実施形態について、図16と図17を参照しながら説明する。
説明に当たっては、第1実施形態、第2実施形態と共通の構成についてはその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
本実施形態では、図13に示すように光源制御回路30は、駆動回路26A、26B、26D、26Eと電気的に接続されており、半導体レーザ22A、22B、22D、22Eを所望の明るさ、所望のタイミングで点灯/消灯させることが可能なように構成されている。また、本実施形態の撮像素子58と半導体レーザ22A、22B、22D、22Eの波長関係は図14に示す第2実施形態と同様である。すなわち4台のマルチモード半導体レーザ22A、22B、22D、22Eは、第2実施形態と同じ発光波長のものであり、半導体レーザ22Aの青色レーザ光は色感度領域1のみに含まれ、半導体レーザ22Bの緑色レーザ光は色感度領域2のみに含まれ、半導体レーザ22Dの赤色レーザ光(630nm)と半導体レーザ22Eの赤色レーザ光(680nm)は色感度領域3のみに含まれるように構成されている。色感度領域1と色感度領域2は単一狭帯域光色感度領域であり、色感度領域3は複数狭帯域光色感度領域である。
狭帯域光分光強度情報導出後の画像処理回路62の動作については、第1実施形態で説明した手法を用いることが可能である。これにより、波長欠落領域の光強度情報を推定することが可能となる。
本実施形態のように、光源の発光タイミングを適切に設定することで撮像素子58の有する色感度領域の数を上回る数の狭帯域光分光強度情報(λ、P)を導出することが可能となる。これにより、特殊な撮像素子58を用いることなく、波長欠落領域の光強度情報の推定精度を向上することができる。
〔波長欠落領域の光強度情報の推定の変形例〕
なお、本発明における実施形態では波長欠落領域の光強度情報を推定する方法として、関数近似によるスムージング技術を用い、滑らかに連続する曲線として推定する技術についてのみ説明したが、これに限らない。
なお、これまで説明した実施形態はすべて、色感度領域の数が3であり、狭帯域光の数はそれと同じかそれよりも多い場合について説明したが、これに限らない。たとえば、図19に示すような、第1実施形態における狭帯域光2を除いた二つの狭帯域光のみを有する照明光を用いた場合であっても、これまで説明した手法に基づいて波長欠落領域における観察対象物90による反射散乱光を推定することが可能である。
また、実施形態では、狭帯域光を射出する光源としてマルチモード半導体レーザを用いる例のみを示したがこれに限らない。様々な固体レーザやガスレーザ、SHG素子等と組み合わせた複合型半導体レーザなどを用いることができる。さらに、SLD(スーパールミネッセントダイオード)やLEDなどを用いることができる。LEDやレーザと蛍光体を組み合わせた光源であって、波長欠落領域が存在するような光源も好適である。
さらに実施形態では、光ファイバには、マルチモードの単線の光ファイバのみを用いているが、これに限らない。例えば、シングルモードファイバを用いることができる。さらに、ステップインデックスやグレーデッドインデックスのもの、プラスティックファイバやプラスティックのクラッドとガラスのコアを有する複合材料型の光ファイバなど、様々な光ファイバを用いることができる。
本発明は、外光がほとんど無視できる閉じた空間の内部を観察するのに好適である。特に、医療用途に用いられる、消化器や呼吸器、耳鼻、泌尿器に用いられる内視鏡に用いるのに好適である。医療用内視鏡は、観察対象物の分光反射スペクトルの種類が比較的少なく、実施形態に記載した様々な波長欠落領域推定技術により波長欠落領域の分光反射スペクトルを推定し易い。また、工業用途に用いられる、様々な検査や調査に用いられる内視鏡に好適である。工業用内視鏡では、観察対象物の注目部位を他の領域と区別して見やすくすることが必要であるが、実施形態に記載した様々な波長欠落領域推定技術により狭帯域光領域における反射散乱光強度の微妙な違いに基づいて波長欠落領域の分光反射率を推定することで、傷やさびなど注目すべき部位の分光反射率を推定し、他の領域と区別して表示することが可能となる。
分光反射率について説明する。一般に色再現性を数値化する指標として、平均演色評価数Raが用いられる。平均演色指数は日本工業規格JIS Z 8726「光の演色性評価方法」に定義されている。演色評価数の評価には、分光反射率の異なる15の試験色の色サンプルが用いられ、それぞれの試験色に対する演色評価数としてR1〜R15までが測定される。R1〜R8に対応する試験色1〜8は自然に存在するものを想定した分光反射率であり、R9〜R14に対応する試験色は比較的彩度の高いものを想定した分光反射率として設定されている。また、R15に対応する試験色15は日本人の肌の色が想定されている。
以上をまとめると、本明細書には、以下に列記する観察装置が開示されている。言い換えれば、上述した実施形態は、以下に示す通り一般化できる。
前記内部空間に挿入される先端部を有する挿入部と、
内部空間表面に照明光を射出する前記先端部に設けられた光射出部と、
前記内部空間表面からの反射散乱光を検出して撮像信号を出力する前記先端部に設けられた撮像素子と、
前記撮像信号を処理して画像信号を出力する画像処理回路と、
前記画像信号に従って画像を表示する表示部とを備え、
前記照明光は、複数の狭帯域光により構成されており、
前記撮像素子が検出可能な波長領域は、前記複数の狭帯域光がそれぞれ存在する複数の狭帯域光領域と、隣接する二つの狭帯域光領域の間の領域である第一波長欠落領域と、最も端の二つの狭帯域光領域の外側の領域である第二波長欠落領域とにより構成されており、
前記撮像素子は、複数の色感度領域内の光をそれぞれ検出する複数種類の光検出要素を含む多数の光検出要素を有しており、
前記画像処理回路は、各色感度領域について、その色感度領域に含まれる狭帯域光のピーク波長と、その色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度とを関連付けて、狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)を導出し、前記狭帯域光分光強度情報に基づいて、前記第一波長欠落領域における前記内部空間表面からの反射散乱光の強度情報である波長欠落領域分光強度情報を推定する波長欠落領域分光強度情報推定部を有し、
前記画像処理回路は、前記狭帯域光分光強度情報と前記波長欠落領域分光強度情報とに基づいて、波長欠落領域のない照明光を照射したときに得られる画像信号に近づけるように、波長欠落領域補正処理を行う波長欠落領域補正処理部を有している、観察装置。
前記複数の狭帯域光の数と前記複数の色感度領域の数は共にnであり、
ひとつの色感度領域にはひとつの狭帯域光が含まれるように構成されており、
前記複数の狭帯域光を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の狭帯域光とし、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
k番目の狭帯域光はk番目の色感度領域に含まれており、
k番目の狭帯域光のピーク波長をλk、k番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPkとしたとき、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、(λk、Pk)として導出する、〔1〕に記載の観察装置。
前記複数の色感度領域の数はnであり、
前記複数の狭帯域光の数はnよりも多く、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光がひとつのみ含まれる色感度領域を単一狭帯域光色感度領域とし、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光が複数含まれる色感度領域を複数狭帯域光色感度領域とし、
前記単一狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をj番目の色感度領域とし、
前記複数狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をi番目(i≠j)の色感度領域としたとき、
前記j番目の色感度領域に含まれる狭帯域光をj番目の狭帯域光とし、
前記i番目の色感度領域に含まれる狭帯域光の数がm個であるとき、
前記i番目の色感度領域に含まれるm個の狭帯域光を、それぞれi−1番目、・・・、i−m番目の狭帯域光として、
j番目の狭帯域光のピーク波長をλj、j番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPjとし、
i−l番目の狭帯域光のピーク波長をλi−l、i番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPiとし、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、
前記j番目の色感度領域においては(λj、Pj)として導出され、
前記i番目の色感度領域においては((Σλi−l)/m、Pi)として導出する、〔1〕に記載の観察装置。
前記複数の色感度領域の数はnであり、
前記複数の狭帯域光の数はnよりも大きく、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光がひとつのみ含まれる色感度領域を単一狭帯域光色感度領域とし、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光が複数含まれる色感度領域を複数狭帯域光色感度領域とし、
前記単一狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をj番目の色感度領域とし、
前記複数狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をi番目(i≠j)の色感度領域としたとき、
前記j番目の色感度領域に含まれる狭帯域光をj番目の狭帯域光とし、
前記i番目の色感度領域に含まれる狭帯域光の数がm個であるとき、
前記i番目の色感度領域に含まれるm個の狭帯域光を、それぞれi−l番目(l=1〜m)の狭帯域光として、
前記光射出部は、前記i−l番目(l=1〜m)の狭帯域光を、互いに異なるタイミングで射出するように構成されており、
前記i番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度Pを、前記i−l番目(l=1〜m)の狭帯域光の射出に同期して、Pi−l(l=1〜m)を分離して検出することで、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、
前記j番目の色感度領域においては(λj、Pj)として導出され、
前記i番目の色感度領域においては(Pi−l、Pi)(l=1〜m)として導出する、〔1〕に記載の観察装置。
前記第二波長欠落領域は、前記撮像素子が検出可能な波長領域内にあり、かつ、最も長波長側の狭帯域光領域よりも長波長側の領域と、最も短波長側の狭帯域光領域よりも短波長側の領域を含む、〔1〕ないし〔4〕のいずれかひとつに記載の観察装置。
前記複数の色感度領域の数はnであり、
前記複数の狭帯域光の数はnよりも多く、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光がひとつのみ含まれる色感度領域を単一狭帯域光色感度領域とし、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光が複数含まれる色感度領域を複数狭帯域光色感度領域とし、
前記単一狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をj番目の色感度領域とし、
前記複数狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をi番目(i≠j)の色感度領域としたとき、
前記j番目の色感度領域に含まれる狭帯域光をj番目の狭帯域光とし、
前記i番目の色感度領域に含まれる狭帯域光の数がm個であるとき、
前記i番目の色感度領域に含まれるm個の狭帯域光を、それぞれi−1番目、・・・、i−m番目の狭帯域光として、
j番目の狭帯域光のピーク波長をλj、j番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPjとし、
前記射出窓から射出される、i−l番目の狭帯域光の光強度をIi−lとしたときに、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、
前記j番目の色感度領域においては(λj、Pj)として導出され、
前記i番目の色感度領域においては(Σ(λi−l×Ii−l))/(ΣIi−l)、Pi)として導出する、〔1〕に記載の観察装置。
Claims (15)
- 観察対象物の内部空間を観察するための内視鏡装置であり、
前記内部空間に挿入される先端部を有する挿入部と、
内部空間表面に照明光を射出する前記先端部に設けられた光射出部と、
前記内部空間表面からの反射散乱光を検出して撮像信号を出力する前記先端部に設けられた撮像素子と、
前記撮像信号を処理して画像信号を出力する画像処理回路と、
前記画像信号に従って画像を表示する表示部とを備え、
前記照明光は、複数の狭帯域光により構成されており、
前記撮像素子が検出可能な波長領域は、前記複数の狭帯域光がそれぞれ存在する複数の狭帯域光領域と、隣接する二つの狭帯域光領域の間の領域である第一波長欠落領域と、最も端の二つの狭帯域光領域の外側の領域である第二波長欠落領域とにより構成されており、
前記撮像素子は、複数の色感度領域内の光をそれぞれ検出する複数種類の光検出要素を含む多数の光検出要素を有しており、
前記画像処理回路は、各色感度領域について、その色感度領域に含まれる狭帯域光のピーク波長と、その色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度とを関連付けて、狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)を導出し、前記狭帯域光分光強度情報に基づいて、前記第一波長欠落領域における前記内部空間表面からの反射散乱光の強度情報である波長欠落領域分光強度情報を推定する波長欠落領域分光強度情報推定部を有し、
前記画像処理回路は、前記狭帯域光分光強度情報と前記波長欠落領域分光強度情報とに基づいて、波長欠落領域のない照明光を照射したときに得られる画像信号に近づけるように、波長欠落領域補正処理を行う波長欠落領域補正処理部を有している、内視鏡装置。 - nを2以上の自然数、kを1からnまでの自然数として、
前記複数の狭帯域光の数と前記複数の色感度領域の数は共にnであり、
ひとつの色感度領域にはひとつの狭帯域光が含まれるように構成されており、
前記複数の狭帯域光を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の狭帯域光とし、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
k番目の狭帯域光はk番目の色感度領域に含まれており、
k番目の狭帯域光のピーク波長をλk、k番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPkとしたとき、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、(λk、Pk)として導出する、請求項1に記載の内視鏡装置。 - n、mを2以上の自然数、i、jを1からnまでの自然数、lを1からmまでの自然数として、
前記複数の色感度領域の数はnであり、
前記複数の狭帯域光の数はnよりも多く、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光がひとつのみ含まれる色感度領域を単一狭帯域光色感度領域とし、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光が複数含まれる色感度領域を複数狭帯域光色感度領域とし、
前記単一狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をj番目の色感度領域とし、
前記複数狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をi番目(i≠j)の色感度領域としたとき、
前記j番目の色感度領域に含まれる狭帯域光をj番目の狭帯域光とし、
前記i番目の色感度領域に含まれる狭帯域光の数がm個であるとき、
前記i番目の色感度領域に含まれるm個の狭帯域光を、それぞれi−1番目、・・・、i−m番目の狭帯域光として、
j番目の狭帯域光のピーク波長をλj、j番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPjとし、
i−l番目の狭帯域光のピーク波長をλi−l、i番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度をPiとし、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、
前記j番目の色感度領域においては(λj、Pj)として導出され、
前記i番目の色感度領域においては((Σλi−l)/m、Pi)として導出する、請求項1に記載の内視鏡装置。 - n、mを2以上の自然数、i、jを1からnまでの自然数、lを1からmまでの自然数として、
前記複数の色感度領域の数はnであり、
前記複数の狭帯域光の数はnよりも大きく、
前記複数の色感度領域を、短波長側から長波長側に向かって1番目、2番目、・・・、n番目の色感度領域としたとき、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光がひとつのみ含まれる色感度領域を単一狭帯域光色感度領域とし、
前記複数の色感度領域のうち、前記狭帯域光が複数含まれる色感度領域を複数狭帯域光色感度領域とし、
前記単一狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をj番目の色感度領域とし、
前記複数狭帯域光色感度領域に含まれる色感度領域をi番目(i≠j)の色感度領域としたとき、
前記j番目の色感度領域に含まれる狭帯域光をj番目の狭帯域光とし、
前記i番目の色感度領域に含まれる狭帯域光の数がm個であるとき、
前記i番目の色感度領域に含まれるm個の狭帯域光を、それぞれi−l番目(l=1〜m)の狭帯域光として、
前記光射出部は、前記i−l番目(l=1〜m)の狭帯域光を、互いに異なるタイミングで射出するように構成されており、
前記i番目の色感度領域に対応する光検出要素が検出する前記内部空間表面からの反射散乱光の強度Pを、前記i−l番目(l=1〜m)の狭帯域光の射出に同期して、Pi−l(l=1〜m)を分離して検出することで、
前記狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)は、
前記j番目の色感度領域においては(λj、Pj)として導出され、
前記i番目の色感度領域においては(Pi−l、Pi)(l=1〜m)として導出される、請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記狭帯域光領域は、狭帯域光の発光領域のうち、ピーク強度の半分以上の光量を有する領域である、請求項1ないし4のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
- 前記狭帯域光はマルチモードまたはシングルモードのレーザ光である、請求項5に記載の内視鏡装置。
- 前記画像処理回路は、前記撮像素子から出力される前記撮像信号の情報のうち、狭帯域光強度導出領域の情報のみを用いて、狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)の受光強度Pを、各波長λに対応した反射散乱光の強度情報の狭帯域光強度導出領域全体の平均として導出する、請求項1ないし4のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
- 前記狭帯域光強度導出領域は、撮像画面全体である、請求項7に記載の内視鏡装置。
- 前記狭帯域光強度導出領域は、撮像画面の一部分であり、(a)前記撮像画面全体から、前記撮像素子のダイナミックレンジの上限付近および下限付近の領域を除いた領域か、(b)前記撮像画面の中心近傍の領域か、(c)複数の狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)の組合せが所定の比率範囲または撮像画面上で最も多い比率範囲にある領域のいずれかである、請求項7に記載の内視鏡装置。
- 前記狭帯域光強度導出領域を指定するための入力部をさらに備えている、請求項7に記載の内視鏡装置。
- 前記画像処理回路は、前記撮像素子から出力される前記画像信号の情報のうち、複数の狭帯域光強度導出領域の情報を用いて、複数の狭帯域光強度導出領域ごとに、光帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)の強度Pを、各波長λに対応した反射散乱光の強度情報の狭帯域光強度導出領域ごとに導出し、各波長λに対応した狭帯域光強度導出領域が、複数の画素領域を含む場合には、その平均として強度Pを導出する、請求項1ないし4のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
- 前記波長欠落領域分光強度情報推定部は、複数の狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)に基づいて、(a)関数近似(1次関数近似、高次関数近似、最小二乗近似等)により、前記第一波長欠落領域の全体に渡り滑らかに連続するように、または、(b)隣接する狭帯域光分光強度情報(波長λ、受光強度P)を直線で接続するように、前記波長欠落領域分光強度情報を推定する、請求項1ないし4のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
- 前記波長欠落領域分光強度情報推定部は、k番目の色感度領域全体について、受光強度PをPkの一定値として推定し、前記複数の色感度領域は互いに重なりを有しており、第k番目の色感度領域と、第k+1番目の色感度領域の重なり領域を感度重なり領域kとしたとき、感度重なり領域kについて、第k番目の色感度領域の撮像信号としてはPkを用い、第k+1番目の色感度領域の撮像信号としてはPk+1を用いるように推定するか、感度重なり領域kについて、PkとPk+1の平均値として推定する、請求項2に記載の内視鏡装置。
- 前記波長欠落領域分光強度情報推定部は、前記第ニ波長欠落領域について、外挿により波長欠落領域分光強度情報を推定する、請求項11ないし13のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
- 前記波長欠落領域補正処理部は、前記波長欠落領域分光強度情報推定部が推定した波長欠落領域分光強度情報から対応する色感度領域に対応する光検出要素が受光するであろう受光量を算出し、色感度領域ごとの補正受光量情報PPを、画像情報として出力する、請求項1ないし4のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
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